CN114844892A - 一种基于区块链的工业互联网标识的互通方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的工业互联网标识的互通方法和系统，属于工业互联网标识技术领域，所述互通方法包括：从边缘端的感知数据中提取特征；根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据；将所述工业互联网标识和元数据上区块链保存；基于区块链，对所述工业互联网标识进行互通。融合边缘计算的海量物联网感知数据的工业互联网标识互通方法，在边缘端，针对海量感知数据进行实时、自动化地特征提取，在云端形成感知数据的标识，并通过智能合约嵌入到基于区块链的边缘节点，通过区块链对工业互联网标识进行互通，利于提高工业互联网标识互通的高效性和安全性。

Description

一种基于区块链的工业互联网标识的互通方法和系统
技术领域
本发明涉及工业互联网标识技术领域，具体涉及一种基于区块链的工业互联网标识的互通方法和系统。
背景技术
工业互联网演进发展过程中与人工智能进行有机结合，通过各种信息传感器实时采集感知信息，在终端设备、边缘端、云中心通过机器学习对数据进行智能化分析，包括定位、比对、预测、调度等。人工智能使得工业互联网获取感知与识别能力，工业互联网为人工智能提供训练算法的数据。通过工业互联网产生、收集来自不同维度的、海量的数据存储于云端，再通过大数据分析，以及更高形式的人工智能，实现万物数据化、万物智联化。
工业互联网建设需要海量智能感知设备部署和物联网的连接支撑。随着海量物联设备和资源数据的爆发式增长，传统集中化的云平台暴露出以下问题：
海量的工业互联网异构数据缺乏统一、高效的数据确权机制，数据权属缺少公开确认机制，数据发布由资源方自主提交，系统对数据缺少唯一性鉴别与时序公证登记，导致数据重复登记、权属不清等问题，产生权责纠纷，数据难以进行有效地互通；工业互联网场景下产生的大量的新维度的数据，仅依赖现行云中心的数据确权时接口的负载压力大，稳定性及可靠性差，存在数据安全隐患，需要突破现有的云端确权的体系架构，探索基于区块链的新型数据互通体系架构，满足海量工业互联网异构数据就近高效处理、快速应急响应的数据互通应用场景需求。
随着5G网络与边缘计算技术的发展，IDC预计未来70％的数据在边缘进行处理。在此趋势之下，未来越来越多的数据互通与融合分析将在边缘产生。特别是针对部分实时性要求很高的应用场景例如应急防控等，对于数据互通处理的实时性和有效性提出了更高的要求，探索在边缘端提供一种实时的高效安全的数据互通方法成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供种基于区块链的工业互联网标识的互通方法和系统，通过区块链对工业互联网标识进行互通，利于提高工业互联网标识互通的高效性和安全性。
本发明公开了一种基于区块链的工业互联网标识的互通方法，所述互通方法包括：从边缘端的感知数据中提取特征；根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据；将所述工业互联网标识和元数据上区块链保存；基于区块链，对所述工业互联网标识进行互通。
优选的，所述云端根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据；
通过智能合约将所述互联网标识、元数据和互通记录上区块链保存，所述区块链的边缘节点基于边缘端构建；
所述边缘节点基于智能合约，实现工业互联网标识的互通。
优选的，所述互通方法包括确权查询的方法：
通过区块链广播查询请求，所述查询请求包括元数据或标识的查询条件；
根据所述查询请求，边缘节点进行数据查询，并返回查询结果；
基于共识算法，根据所述查询结果中，获得确权情况。
优选的，所述互通方法包括数据查询的方法：
第二边缘节点根据智能合约的合约地址，触发智能合约；
第一边缘节点根据所述智能合约开放区块的数据查询接口，第一边缘节点为所述智能合约的权属方。
优选的，保存互通记录的方法：
第二边缘节点根据智能合约，访问数据查询接口，并将互通记录进行广播；
第一边缘节点根据共识算法，将所述互通记录写入所述区块中。
优选的，生成工业互联网标识和元数据的方法包括：
根据工业领域相关数据描述标准建立主题词；
建立主题词与所述特征的第一映射关系；
建立主题词与工业互联网标识的第二映射关系；
根据所述第一映射关系和第二映射关系，为所述特征分配工业互联网标识及其相应的元数据。
优选的，更新主题词的方法包括：
判断主题词库中是否存在与所述特征相应或相似的主题词；
若存在，更新所述特征和主题词的第一映射关系；
若不存在，判断是否为所述特征建立第一主题词；
若是，在所述主题词库中，建立第一主题词及其与所述特征的第一映射关系；
建立第一主题词相应的工业互联网标识和相应的元数据。
本发明还提供一种用于实现上述互通方法的系统，包括特征提取模块、工业互联网标识分配模块、上链模块和互通模块，所述特征提取模块用于从边缘端的感知数据中提取特征；所述工业互联网标识分配模块用于根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据；所述上链模块用于将所述工业互联网标识和元数据上区块链保存；所述互通模块用于基于区块链，对所述工业互联网标识进行互通。
优选的，所述系统还包括主题词库构建模块，
所述主题词库构建模块用于：根据工业领域相关数据描述标准建立主题词、建立主题词与所述特征的第一映射关系、建立主题词与工业互联网标识的第二映射关系、获得主题词库；
所述工业互联网标识分配模块用于根据所述主题词库的第一映射关系和第二映射关系，为所述特征分配工业互联网标识及其相应的元数据。
优选的，所述互通模块用于确权查询、数据查询和保存互通记录；所述区块链的边缘节点部署在边缘端，工业互联网标识分配模块部署在云端。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：融合边缘计算的海量物联网感知数据的工业互联网标识互通方法，在边缘端，针对海量感知数据进行实时、自动化地特征提取，在云端形成感知数据的标识，并通过智能合约嵌入到基于区块链的边缘节点，通过区块链对工业互联网标识进行互通，利于提高工业互联网标识互通的高效性和安全性。
附图说明
图1是本发明的基于区块链的工业互联网标识的互通方法流程图；
图2是数据查询的方法流程图；
图3是实施例1的逻辑框图；
图4是实施例2的系统逻辑框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
一种基于区块链的工业互联网标识的互通方法，如图1所示，所述互通方法包括：
步骤101：从边缘端获得的感知数据中，提取特征。
与边缘端连接的传感器用于采集感知数据，感知数据上传到边缘端，边缘端根据感觉数据提取特征，如时间戳、参数名(温度、湿度、电压等)等。
步骤102：根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据。可以通过部署在云端的工业互联网标识解析节点生成工业互联网标识和元数据。
步骤103：将所述工业互联网标识和元数据上区块链保存。但不限于此，还可以在区块链中保存互通记录。所述区块链可以基于边缘端构建，即边缘节点组成区块链网络。
步骤104：基于区块链，对所述工业互联网标识进行互通。其中，互通包括确权查询、数据查询和互通记录保存。
融合边缘计算的海量物联网感知数据的工业互联网标识互通方法，在边缘端，针对海量感知数据进行实时、自动化地特征提取，在云端形成感知数据的标识，并通过智能合约嵌入到基于区块链的边缘节点，通过区块链对工业互联网标识进行互通，利于提高工业互联网标识互通的高效性和安全性。
确权查询的方法：
步骤201：通过区块链广播查询请求，所述查询请求包括元数据或标识的查询条件。可以通过第二边缘节点发起查询请求。
步骤202：根据所述查询请求，边缘节点进行数据查询，并返回查询结果。
步骤203：基于共识算法，根据所述查询结果中，获得确权情况。
如图2所示，数据查询的方法：
步骤301：第二边缘节点根据智能合约的合约地址，触发智能合约。
步骤302：第一边缘节点根据所述智能合约开放区块的数据查询接口，第一边缘节点为所述智能合约的权属方。
保存互通记录的方法：
步骤311：第二边缘节点根据智能合约，访问数据查询接口，并将互通记录进行广播。
步骤312：第一边缘节点根据共识算法，将所述互通记录写入所述区块中。
其中区块包括区块头和区块主体，所述工业互联网标识、元数据和互通记录保存在所述区块主体中。区块头主要包括父区块哈希值、版本、时间戳、难度、Nonce、Merkle根。
步骤102中，生成工业互联网标识和元数据的方法包括：
步骤401：根据工业领域相关数据描述标准和数据规范建立主题词。通过梳理工业领域相关数据描述标准，建立主题词，数据规范用于检查所述主题词是否满足相关的规范。
步骤402：建立主题词与所述特征的第一映射关系。可以根据特征与主题词的相似度建立第一映射关系，例如名称、名字、产品名等相似度高，因此映射为同一主题词。
步骤403：建立主题词与工业互联网标识及其元数据的第二映射关系。
步骤404：根据所述第一映射关系和第二映射关系，为所述特征分配工业互联网标识及其相应的元数据。
通过主题词进行工业互联网标识分配的方法，实现异构数据的标识分配，利于高效地跨地区、异构数据的互通。
其中，更新主题词的方法包括：
步骤411：判断主题词库中是否存在与所述特征相应或相似的主题词。
若存在，执行步骤412：更新所述特征和主题词的第一映射关系。
若不存在，执行步骤413：判断是否为所述特征建立第一主题词。
若是，执行步骤414：在所述主题词库中，建立第一主题词及其与所述特征的第一映射关系，执行步骤415。
步骤415：建立第一主题词相应的工业互联网标识和相应的元数据。
若否，生成标识分配失败的信息。
实施例1
区块链部署在边缘端，边缘节点下面的各级子节点(该边缘节点所属的数据集、数据、元数据等)设置为该账户用户体系下的子账户用户，区块链服务对每一个节点对象都使用“区块链地址”作为全局唯一的标识符。不同的边缘节点对应的区块链地址组成区块链的账户用户体系。边缘节点在进行数据互通时，都需要依托区块链系统进行确权以及互通记录的验证、记账。该区块链系统中的节点，可以自由加入或者退出，新加入的节点需要获得链上的公钥才能够与链上节点通信，并能够自动同步节点数据。边缘节点将智能合约发布到区块链网络中，使边缘节点之间基于智能合约进行数据共享互通访问，边缘节点进行智能合约中计算机协议的验证或执行合同来实现边缘节点之间异构数据的互通。图3示出了区块链网络的部署情况。
数据互通包括以下步骤：
a、传感器采集的数据dataA通过物联网等网络传输到边缘端A1，边缘端A1针对dataA进行特征提取，dataA中的典型特征例如时间戳、参数名(温度、湿度、电压等)等。
b、边缘端A1针对dataA提取的特征传输到云端，云端的工业互联网标识解析节点根据特征信息赋予数据dataA的工业互联网标识为A001、元数据为M001。
c、边缘端A1和其他边缘节点组成了区块链网络环境，边缘端A1部署有相应的边缘节点A01将dataA的标识A001、元数据M001写入到区块链网络中的区块中，并且为数据dataA生成区块链地址AD2,在整个区块链网络中同步该记录，实现数据dataA的权属信息的冗余备份。
d、区块链网络中，边缘节点A01和其产生的数据dataA之间具有从属关系，且边缘节点A01也会对应着一个区块链地址AD1，这些记录同样也会写入到区块中。边缘端A1的特征相应的标识和元数据，可以优先写入部署在该边缘端的边缘节点A01中。
e、边缘节点A01将智能合约Contract1发送到网络中，其他节点经过验证将该智能合约Contract1写入到某一个区块中并生成了合约地址Address1，智能合约被部署到区块链上后会产生一个合约地址并永久存在于链上的区块之中。边缘节点A01成为基于智能合约的数据共享互通访问节点，其能够根据智能合约Contract1来执行一段代码，进行智能合约中计算机协议的验证或执行合同来实现边缘节点之间异构数据的互通，在各个边缘节点上的触发智能合约后修改状态默克尔树，随后开放元数据中的数据访问接口。
f、当某个边缘节点B01需要进行数据互通时，向区块链网络发起查询请求，例如所需要的相关感知数据、标识或元数据，查询数据包括满足一定的查询条件，例如参数名和时间戳需要满足一定的条件。区块链将该查询请求进行广播，所有节点根据查询请求进行查询，所有节点都会返回查询结果，所有查询结果通过共识算法和确权机制进行数据确权，返回确权结果给到边缘节点B01。其中，确权结果包括：感知数据标识、该感知数据存放地址标识(数据访问接口，在元数据中)、感知数据哈希值、时间戳、感知数据权属方区块链账户地址、感知数据权属方相关的智能合约、感知数据请求方区块链账户地址等。
g、边缘节点B01获取到该感知数据存放地址标识、感知数据哈希值、智能合约Contract1的合约地址Address1，边缘节点B01发起一笔接收地址为智能合约Contract1的合约地址的交易，来主动触发智能合约Contract1，让智能合约Contract1执行动作进行数据互通，作为数据权属方的边缘节点A01处理完毕智能合约Contract1执行的动作后修改状态默克尔树，随后开放元数据中的数据访问接口。
h、边缘节点B01根据智能合约Contract1执行相关操作，向数据访问接口请求数据并将数据互通记录广播到全网，边缘节点A01并进行共识算法将该数据互通记录写入到区块中。
本发明中，通过在边缘计算中实现给予感知数据对象唯一的标识(主题词相应的标识)，再依托区块链实现感知数据对象的确权，解决了传统的依靠云端中心化的方法来确权，减少了云端的负载压力，并且边缘侧具备实时高效的显著特点。再依托智能合约融合区块链，实现数据互通的自动执行，实现了实时场景下的安全的数据互通。
实施例2
本实施例提供一种用于实现上述述互通方法的系统，如图4所示，包括特征提取模块1、工业互联网标识分配模块2、上链模块3和互通模块4，
特征提取模块1用于从边缘端的感知数据中提取特征；
工业互联网标识分配模块2用于根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据；
上链模块3用于将所述工业互联网标识和元数据上区块链保存；
互通模块4用于基于区块链，对所述工业互联网标识进行互通。
所述系统还可以包括主题词库构建模块5，
主题词库构建模块5用于：根据工业领域相关数据描述标准建立主题词、建立主题词与所述特征的第一映射关系、建立主题词与工业互联网标识的第二映射关系、获得主题词库。
工业互联网标识分配模块2用于根据所述主题词库的第一映射关系和第二映射关系，为所述特征分配工业互联网标识及其相应的元数据。
其中，互通模块4用于确权查询、数据查询和保存互通记录；区块链网络的边缘节点部署在边缘端，工业互联网标识分配模块2部署在云端。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的工业互联网标识的互通方法，其特征在于，所述互通方法包括：
从边缘端的感知数据中提取特征；
根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据；
将所述工业互联网标识和元数据上区块链保存；
基于区块链，对所述工业互联网标识进行互通。
2.根据权利要求1所述的互通方法，其特征在于，
将边缘端提取的特征上传给云端；所述云端根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据；
通过智能合约将所述互联网标识、元数据和互通记录上区块链保存，所述区块链的边缘节点基于边缘端构建；
所述边缘节点基于智能合约，实现工业互联网标识的互通。
3.根据权利要求1所述的互通方法，其特征在于，其特征在于，所述互通方法包括确权查询的方法：
通过区块链广播查询请求，所述查询请求包括元数据或标识的查询条件；
根据所述查询请求，边缘节点进行数据查询，并返回查询结果；
基于共识算法，根据所述查询结果中，获得确权情况。
4.根据权利要求1所述的互通方法，其特征在于，其特征在于，所述互通方法包括数据查询的方法：
第二边缘节点根据智能合约的合约地址，触发智能合约；
第一边缘节点根据所述智能合约开放区块的数据查询接口，第一边缘节点为所述智能合约的权属方。
5.根据权利要求4所述的互通方法，其特征在于，其特征在于，还包括保存互通记录的方法：
第二边缘节点根据智能合约，访问数据查询接口，并将互通记录进行广播；
第一边缘节点根据共识算法，将所述互通记录写入所述区块中。
6.根据权利要求1所述的互通方法，其特征在于，其特征在于，生成工业互联网标识和元数据的方法包括：
根据工业领域相关数据描述标准建立主题词；
建立主题词与所述特征的第一映射关系；
建立主题词与工业互联网标识的第二映射关系；
根据所述第一映射关系和第二映射关系，为所述特征分配工业互联网标识及其相应的元数据。
7.根据权利要求6所述的互通方法，其特征在于，其特征在于，更新主题词的方法包括：
判断主题词库中是否存在与所述特征相应或相似的主题词；
若存在，更新所述特征和主题词的第一映射关系；
若不存在，判断是否为所述特征建立第一主题词；
若是，在所述主题词库中，建立第一主题词及其与所述特征的第一映射关系；
建立第一主题词相应的工业互联网标识和相应的元数据。
8.一种用于实现如权利要求1-7任一项所述互通方法的系统，其特征在于，包括特征提取模块、工业互联网标识分配模块、上链模块和互通模块，
所述特征提取模块用于从边缘端的感知数据中提取特征；
所述工业互联网标识分配模块用于根据所述特征，生成工业互联网标识和元数据；
所述上链模块用于将所述工业互联网标识和元数据上区块链保存；
所述互通模块用于基于区块链，对所述工业互联网标识进行互通。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括主题词库构建模块，
所述主题词库构建模块用于：根据工业领域相关数据描述标准建立主题词、建立主题词与所述特征的第一映射关系、建立主题词与工业互联网标识的第二映射关系、获得主题词库；
所述工业互联网标识分配模块用于根据所述主题词库的第一映射关系和第二映射关系，为所述特征分配工业互联网标识及其相应的元数据。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述互通模块用于确权查询、数据查询和保存互通记录；所述区块链的边缘节点部署在边缘端，工业互联网标识分配模块部署在云端。
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